吉林省紅旗嶺礦區3號含礦巖體同位素年齡研究

孫英華，周樹亮，權承珍，孫 超

1.吉林省有色金屬地質勘查局六○七隊，吉林 吉林 132105；2.延吉市國土資源局，吉林 延吉133000

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吉林省紅旗嶺礦區3號含礦巖體同位素年齡研究

孫英華1，周樹亮1，權承珍2，孫 超1

1.吉林省有色金屬地質勘查局六○七隊，吉林 吉林 132105；2.延吉市國土資源局，吉林 延吉133000

通過對紅旗嶺礦區3號含礦巖體同位素年齡研究，該巖體鋯石U-Pb年齡為（207±3）Ma，黑云母Ar-Ar年齡為（212.5±2.5）Ma，礦石Re-Os等時線年齡為（234±28）Ma，表明該含礦巖體形成于三疊紀晚期。該年齡和近年來對含礦基性-超基性巖體同位素年齡測定結果基本一致（205～230 Ma），說明它們均為三疊紀晚期巖漿作用的產物。根據巖體圍巖年齡（Rb-Sr全巖等時線年齡（524±16）Ma和（357±23）Ma），認為該巖體成巖成礦主要形成于印支中晚期，是同一期構造巖漿活動的產物，巖漿及成礦物質來源具有同源性，從而形成了具有相同成因的礦床類型。

同位素年齡；3號含礦巖體；紅旗嶺礦區；吉林省

0 引言

紅旗嶺鎳礦位于吉林省磐石市紅旗嶺鎮，屬大型巖漿巖型銅鎳硫化物礦床，是我國最重要的鎳礦生產基地之一。自1959年發現1號巖體中型銅鎳礦床、1964年發現7號巖體大型銅鎳礦床以來，經礦山50余年的開采生產，所提交的銅鎳金屬量所剩無幾，已屬危機礦山。自2007年至2012年，通過全國危機礦山項目——吉林省紅旗嶺鎳礦接續資源勘查的實施。在Ⅰ巖帶3號巖體深部發現的鎳礦體，資源量達到中型規模，為礦山后續發展提供了資源保障。通過本次對3號含礦巖體同位素年齡研究，為紅旗嶺礦區銅鎳礦床的科學研究提供了新的依據。

1 礦區地質簡介

紅旗嶺礦區地處吉黑地槽系吉林優地槽東南緣，以輝發河深大斷裂為界與華北地臺相毗鄰。

區內出露地層為寒武—奧陶系變質巖系，分為黃鶯屯組和小三個頂子組。黃鶯屯組下段為Ⅰ巖帶鎂鐵—超鎂鐵質巖體的主要圍巖，巖性主要為黑云母片麻巖夾少量角閃片巖；上段為Ⅱ巖帶鎂鐵—超鎂鐵質巖體的主要圍巖，巖性主要為角閃斜長片麻巖、花崗質片麻巖及大理巖等；小三個頂子組為Ⅲ巖帶鎂鐵—超鎂鐵質巖體的主要圍巖，巖性主要巖性為由大理巖、云母片巖等組成。

區內斷裂構造發育，具有多期次活動特征，主要為NW向斷裂構造，其次為NE向斷裂構造。NW向斷裂構造屬礦區主體構造，為與輝發河深大斷裂長期活動相伴生的次級斷裂構造，控制著礦區內鎂鐵-超鎂鐵質巖體的分布，分為北興隆—何家—富家、新立屯—松柏屯—黃瓜營子、孤頂子—小三個頂子三個斷裂構造帶，并分別與Ⅰ巖帶、Ⅱ巖帶、Ⅲ巖帶相吻合。

區內與成礦有關的鎂鐵-超鎂鐵質巖發育，共發現30余個鎂鐵-超鎂鐵質巖體，根據巖體的分布和產出的構造部位，將其劃分為三個巖帶（圖1）。Ⅰ巖帶：分布于北興隆—何家—富家斷裂帶內，帶內出露有1號、2號、3號、9號、33號、32號、7號等巖體，各巖體均賦存有銅鎳礦體，是礦區內最主要的成礦巖帶，巖體類型包括輝長巖-輝石巖-橄欖巖型（1號、2號）、輝長巖-輝石巖型（3號）、角閃橄欖巖型（9號）、斜方輝石巖型（7號）。Ⅱ巖帶：分布于新立屯—松柏屯—黃瓜營子斷裂帶內，帶內出露有5號、6號、14號、15號、18號、19號等巖體，目前尚未發現有銅鎳礦體，巖體類型包括橄欖巖型（5號）、角閃橄欖巖型（6號、15號、18號、19號）、角閃輝石巖型（14號）。Ⅲ巖帶：分布于孤頂子—小三個頂子斷裂帶內，帶內出露有8號、16號、31號等巖體，各巖體巖相組成簡單，巖體類型以橄欖巖型為主。

圖 1 紅旗嶺礦區鎂鐵-超鎂鐵質巖帶分布圖Fig.1 Distribution map of maf c-ultramaf c rocks belt in Hongqiling mining area

2 3號含礦巖體特征

2.1 巖體地質特征

3號含礦巖體分布于Ⅰ巖帶的中部，巖體北部與1號、2號巖體相毗鄰，圍巖為寒武—奧陶系黃鶯屯組黑云片麻巖、花崗質片麻巖、角閃片巖、大理巖等。巖體走向350°，總體向東傾，傾角70°～80°。巖體長2 500 m ，寬40～500 m ，北寬南窄，平面上呈蝌蚪狀，剖面上呈陡直的巖墻狀。巖體主要由輝長巖相和輝石巖相組成，巖石類型有輝長巖、含長輝石巖、輝石巖，礦物成分以單斜輝石、古銅輝石為主，次為斜長石、棕色角閃石、黑云母，與巖體深部鎳（鈷）礦體有關的巖石類型為含長輝石巖、輝石巖。巖體中發育有橄欖二輝石巖、蘇長巖、霏細（斑）巖、細粒閃長巖等脈巖，其中橄欖二輝石巖脈、蘇長巖脈與巖體淺部銅鎳礦體有關。整個巖體蝕變比較強，主要為次閃石化、綠泥石化、滑石化、蛇紋石化。

2.2 礦體地質特征

3號含礦巖體深部發現5層鎳（鈷）礦體，礦體賦存形態呈似層狀、透鏡狀及歪斜的底盆狀（見圖2）。其中以歪斜的底盆狀礦體為主要礦體，與1號巖體銅鎳礦體產出形式相同。見礦最好的為5號勘探線ZK0802孔，見礦深度為811.23～1 016.00 m，穿礦厚度174.99 m，鎳最大值為0.72%，鈷最大值為0.047%，銅最大值為0.33%，平均品位鎳0.393%，鈷0.029%，銅0.109%，其中941.43～1 016.00 m，穿礦厚度66.87 m，平均品位鎳0.545%，鈷0.029%銅0.14%。礦石構造以浸染狀構造為主，結構為他形晶結構、結狀結構。礦石礦物組成簡單，主要為磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、紫硫鎳礦、黃銅礦。

圖 2 3號含礦巖體5號線地質剖面圖Fig.2 No.5 exploration line geological prof le of No.3 orebearing rock mass

3 同位素年齡研究

3.1 鋯石U-Pb法年齡測定

樣品采自5號勘探線ZK0813孔不同深度的巖心，由河北省區域地質調查研究院實驗室完成單礦物鋯石的挑選工作，鋯石的同位素年齡測定在北京離子探針中心進行。

該樣品鋯石皆自形晶，呈柱狀、板柱狀，共進行了13個點分析，其鋯石U-Pb同位素分析結果見表1，諧和圖見圖3，所得年齡為（207±3）Ma，為晚三疊世。

3.2 黑云母Ar-Ar法年齡測定

樣品采自5號勘探線ZK0813孔不同深度的巖心，由本項目組完成單礦物黑云母的挑選工作，黑云母的同位素年齡測定在中國地質科學院地質研究所進行。

黑云母Ar-Ar同位素分析結果見表2，40Ar/36Ar-39Ar/36Ar同位素等時線見圖4，所得坪年齡為（213.0±1.6）Ma（T=1 040～1 2800C）和等時線年齡為（212.5±2.5）Ma，為晚三疊世。

3.3 礦石Re-Os法年齡測定

樣品采自5號勘探線ZK0802孔深部礦體內，共采集8件樣品，樣品詳細情況見表3，礦石均浸染狀構造，硫化物質量分數10%～20%，主要礦物為磁黃鐵礦、黃銅礦、鎳黃鐵礦。樣品測定由國家地質實驗測試中心Re-Os分析實驗室完成，使用儀器為電感耦合等離子體質譜儀TJA X-series ICP-MS。礦石樣品測定的Re和Os的質量分數以及187Re/188Os和187Os/188Os比值列于表3。根據測試數據采用Isoplot軟件作等時線（圖5），所得礦石Re-Os同位素等時線年齡為（234±28）Ma，為中三疊世。由于同位素比值變化范圍不大，導致等時線斜率誤差較大，從而導致等時線年齡誤差增大，使該年齡與鋯石U-Pb法、黑云母Ar-Ar法所得的年齡偏大，但在誤差范圍內年齡基本一致。

表 1 紅旗嶺礦區3號含礦巖體鋯石U-Pb同位素分析結果表Table 1 The zircon U-Pb isotope analysis results of No.3 ore-bearing rock mass in Hongqiling mining area

圖 3 紅旗嶺礦區3號含礦巖體鋯石U -Pb諧和圖Fig.3 Harmonic map of zircon U-Pb of No.3 ore-bearing rock mass in Hongqiling mining area

表 2 紅旗嶺礦區3號含礦巖體黑云母 Ar-Ar同位素分析結果表Table 2 Biotite Ar-Ar isotope analysis results of No.3 ore-bearing rock mass in Hongqiling mining area

圖 4 紅旗嶺礦區3號含礦巖體40Ar/36Ar-39Ar/36Ar同位素等時線圖Fig.40Ar/36Ar-39Ar/36Ar isotope isochrones of No.3 ore-bearing rock mass in Hongqiling mining area

表 3 吉林省吉林市磐石市紅旗嶺鎳礦中硫化物Re-Os同位素數據Table 3 Sulf de Re-Os isotope data of Hongqiling nickel mine in Panshi City， Jilin Province

4 討論

關于紅旗嶺礦區含礦基性-超基性巖體的形成年代，20世紀自1號、7號銅鎳礦床發現至世紀末一直沒有對巖體進行過同位素年齡測定，只是根據巖體侵入圍巖呼蘭群地層的年齡（Rb-Sr全巖等時線年齡（524±16）Ma和（357±23）Ma），推斷成礦巖體主要形成于海西晚期。進入21世紀，吉林大學地球科學學院的老師對部分巖體作了年齡測定。其中，郗愛華老師于2005年、2010年分別對1號巖體和3號巖體進行了同位素年齡研究，1號巖體取巖石中黑云母單礦物進行了Ar-Ar法同位素年齡測定，得到225 Ma年齡，3號巖體取角閃輝石巖中角閃石單礦物進行了Ar-Ar法同位素年齡測定，得到（228.2±3.0）Ma的坪年齡和（230.1±7.1）Ma的等時線年齡。張廣良、吳福元老師通過對紅旗嶺地區鎂鐵-超鎂鐵質巖體的年齡測定，認為巖體形成于晚三疊世，距今約216 Ma年齡。本次在3號巖體深部找礦過程中，為了更準確地確定巖體成巖成礦年齡，采用了三種同位素年齡測定方法，分別得到鋯石U-Pb法年齡為（207±3）Ma、黑云母Ar-Ar法坪年齡為（213.0±1.6）Ma（T=1 040～1 2800C）和等時線年齡為（212.5±2.5）Ma、礦石Re-Os法等時線年齡為（234±28）Ma，其中鋯石和黑云母所得的年齡非常接近，均為晚三疊世，而礦石Re-Os法年齡偏大，但在誤差范圍內年齡基本一致?？梢源_定3號含礦巖體形成于晚三疊世，而非以前認為的形成于海西晚期或燕山期，與前人的同位素年齡研究結果基本一致。從中可以確定紅旗嶺礦區基性-超基性含礦巖體形成于中—晚三疊世（印支中—晚期）。

圖 5 紅旗嶺礦區3號含礦巖體礦石Re-Os同位素等時線圖Fig.5 Ore Re-Os isotope isochrones of No.3 ore-bearing rock mass in Hongqiling mining area

［1］ 郗愛華，顧連興，等. 吉林省紅旗嶺銅鎳硫化物礦床的成礦時代討論及其意義［J］.礦床地質，2005，24（5）.

［2］ 劉金玉，郗愛華，等..紅旗嶺3號巖體地質年齡及其巖石特征［J］.吉林大學學報（地球科學版），2010，24（2）.

［3］ 張廣良，吳福元.吉林省紅旗嶺地區造山后鎂鐵-超鎂鐵質巖體的年齡測定及其意義［J］.地震地質，2005，27（4）.

Isotopic age of No. 3 ore-bearing rock mass of Hongqiling mining area in Jilin Province

SUN Ying-hua1， ZHOU Shu-liang1，QUAN Cheng-zhen2，SUN Chao1
1.Team 607， Bureau of Nonferrous Metals Geological Exploration of Jilin Province， Jilin 132105， Jilin， China；2.Bureau of land and Resources of Yanji City， Yanji 133000， Jilin， China

Through study on isotope age of No.3 ore-bearing rock mass in Hongqiling mining area， the zircon U-Pb age 207±3Ma， biotite Ar-Ar age 212.5±2.5Ma， ore Re-Os isochrones age 234±28Ma， which show that the ore-bearing rock mass formed in Late Triassic. The age are basically same with the ore-bearing basic-ultrabasic rock isotopic age determination results in recent years （205Ma ～ 230Ma）， that show they are the products of the Late Triassic magmatism. According to the ages of wall rock （Rb-Sr whole rock isochron age 524±16Ma and 357±23Ma） . We think that rock mass diagenetic mineralizationare mainly formed in the Late Indosinian， is the product of the same period tectonic magmatic activity. Magma and ore-forming material have homology sources， thus deposit types of the same genesis are formed.

isotopic age； No.3 ore-bearing rock mass； Hongqiling mining area； Jilin Province

P597

A

1001—2427（2015）03 - 55 -7

2014-12-05；

2015-09-22

國家第一批危機礦山項目——吉林省磐石市紅旗嶺鎳礦接替資源勘查（編號200622014）

孫英華（1962—），女，吉林農安人，吉林省有色金屬地質勘查局六○七隊高級工程師.